NPJ纳米颗粒喷射金属、陶瓷3D打印技术，XJet的Carmel 1400（M、C）来了
导读：把金属、陶瓷粉碎成纳米级别的颗粒，然后喷射出来，实现高精度的3D打印。
2019年11月，全球规模最大的3D打印专业展会FORMNEXT 2019在德国法兰克福隆重举行，全球超800家3D打印上下游的厂商参展。下面为南极熊现场拍摄资料。
△以色列XJet的展位
在展会现场，南极熊看到了以色列金属、陶瓷3D打印厂商XJet的展位，在本次展会中，XJet实物展出了采用NanoParticle喷射技术（NPJ）的Carmel 1400M金属3D打印机 和 Carmel 1400 C陶瓷3D打印机。
南极熊现场实拍↓↓
△NPJ纳米颗粒喷射金属、陶瓷3D打印技术
XJet的陶瓷和金属3D打印机基于其专利的NPJ 3D打印技术，这种增材制造工艺使用液体分散来制造3D打印零件，这与许多金属3D打印工艺中所使用的粉末熔融工艺不同。在NPJ技术中，陶瓷和金属颗粒在液体中被喷射出来，当它沉积到构建平台上时，液体蒸发，留下了陶瓷或金属的熔融层。所得零件具有很高的细节，表面光洁度和准确性。
XJet在其Carmel系列增材制造系统中采用了NPJ技术。这包括Carmel 1400和较小的Carmel 700。XJet最近对Carmel 1400系统进行了更名，以区分哪些平台可以处理陶瓷（C）或金属（M）。在本次展会上，XJet就展示Carmel 1400M和Carmel 1400C 3D打印机。
△XJet Carmel 1400 M喷射金属3D打印机
XJet Carmel 1400M使用不同的纳米颗粒墨水分别打印目标对象和支撑结构，最大成型尺寸500毫米x280毫米x200毫米（约1400立方厘米），最小打印层厚可以达到几微米（意味着成品精度可以达到0.1毫米），操作十分简单，还可以通过app远程控制和监视，因此适合许多行业使用。
XJetCarmelAM系统适用于保健和医疗器械、牙科、汽车、航空航天、消费品、珠宝和服饰、能源、工装等多个行业，实现短期制造、按需制造、快速原型等作用。
△XJet Carmel 1400 M喷射金属3D打印机打印仓
XJet Carmel 1400M采用的NPJ 3D打印技术具体流程如下：
1. 彻底粉碎。3D打印机会首先将大分子金属颗粒粉碎成纳米级技术颗粒；
2. 注入墨水。液态金属材料由两部分组成：纳米级金属颗粒和特殊粘合墨水。粉碎后的金属颗粒会注入XJet研发的粘合墨水中，金属不会在墨水中融化，而是形成悬浮物充满整个腔体；
3. 挤出液态混合物，固化成型，打印产品。
△XJet Carmel 1400 M喷射金属3D打印机参数
XJet的专利NanoParticle Jetting™技术使用固体金属纳米颗粒在液体悬浮液中。这些材料以及支撑材料都作为密封的墨盒交付，可以轻松地手动加载到XJet系统中，无需处理金属粉末。这种适用于液态金属的专有喷射打印技术能大规模、低成本、高效率地定制化生产金属零件。
在现场，南极熊看到，以色列carmel 1400M金属3D打印机打印出来的金属零件都非常的小，但是精度很高。
△喷射金属3D打印样品
△喷射金属3D打印样品
△喷射金属3D打印样品
作为全球金属3D打印的先锋，XJet独创了划时代的金属纳米颗粒喷墨3D打印技术，而陶瓷作为3D打印中的一种相对较新的材料，在过去的几年里，生产过程中仍遇到很多障碍，大多数陶瓷3D打印机是用挤出的方式，如今XJet将NPJ技术与陶瓷3D打印相结合，如此一来，陶瓷3D打印也可以实现大规模高效生产，在更广的领域进行应用
△XJet Carmel 1400 C喷射陶瓷3D打印机
Jet Carmel 1400C喷射陶瓷3D打印机适用于需要高生产率、出众品质、复杂几何形状的应用，Carmel 1400C系统非常适合于不同行业中的各种创意陶瓷增材制造应用。具有1400cm2（217in2）的制造成型平台（业内最大的平台），可同时生产多个陶瓷零件。
采用XJet的NanoParticle Jetting™（NPJ）技术，能够生产出最高质量的陶瓷增材制造零件，具有前所未有的细节，拥有高质量表面和精确度，而不会影响产量或制造时间。
△XJet Carmel 1400 C喷射陶瓷3D打印机打印仓
XJet Carmel 1400 C喷射陶瓷3D打印原理：
将墨盒装载到3D打印机上，系统将液体喷射在构建平台上，高温使其蒸发，仅留下陶瓷材料薄层。
XJet将该项技术的优势成为“创新三维度”：
随机纳米颗粒：颗粒大小与形状随机分布，组装形式自然；
支撑材料：可溶且易于拆除；
单步烧结：非UV材料易于烧结。
△XJet Carmel 1400 C喷射陶瓷3D打印机操作界面
△XJet Carmel 1400 C喷射陶瓷3D打印机参数
△喷射陶瓷3D打印样品
△喷射陶瓷3D打印样品
△喷射陶瓷3D打印样品
最后，让我们再来回顾一下该公司独有的纳米颗粒喷射3D打印技术(以金属为例)：
①将大分子金属颗粒粉碎成纳米级颗粒：
②将纳米金属颗粒注入粘合剂，构成完整的打印墨水：
在墨水中，金属颗粒会以悬浮态均匀分布：
③通过特制的喷头将墨水喷出实现打印：
逐层喷射构建，层厚可小于2微米：
成型之后，构建室会将前面起到的粘合剂蒸发，只留下金属部分：
成型温度约为300℃：
这种技术的好处之一是能使用普通的喷墨打印头作为工具，之二则是无需借助任何外力即可通过专门的技术融化去除支撑结构 — 与普通的选择性激光烧结（SLS）金属3D打印工艺需要以同样的材料建立支撑相比不但更容易实现，能显著减少浪费，从而降低成本，而且能给予设计师更大的自由 — 因为它是通过融化去除的，理论上可以无限添加。
通过这种技术打印出来的金属部件在机械性能等各方面都几乎可以与传统的铸造件一较高下。另外，与其它金属3D打印技术相比，这种技术不但更加清洁，还能实现更强的一致性。
这种技术有许多优点，包括：
①更高的产品精度
②更灵活的产品尺寸
③材料利用率高，节约成本
④直接获得可应用的产品，不用打磨
⑤无需惰性气体或者真空环境，更加安全
⑥材料选择方便，颗粒度也可调节
⑦支撑更容易去掉
⑧整个打印流程更加简单
关于Xjet
Xjet有限公司成立于2013年，是一家提供新型陶瓷技术和金属增材制造设备的以色列公司，其科学顾问委员会由Dan Shechtman担任首席科学顾问。Xjet有限公司应用新型纳米金属粒子喷射技术Nano Partical Jetting（NPJ），可安全、快速地打印金属、陶瓷部件，达到较高的精度，并且从工艺上省略了成本高昂的后续处理工序。